JP2011226306A - 燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料噴射弁からシリンダヘッドなどの筒内噴射式内燃機関の構成部分に伝搬する騒音を十分に低減可能な燃料噴射装置を提供する。
【解決手段】燃料噴射装置１を、燃料噴射弁１０と、当該燃料噴射弁１０とこれが取り付けられる筒内噴射式内燃機関１０１との間に配置される音量減衰部材２０とから構成する。音量減衰部材２０としては、金属線の集合物をリング状に成形してなる金属線のリング状成形品２１を用いる。また、この金属線のリング状成形品２１の片面側に、プラスチック成形品を一体に形成したものを用いることもできる。
【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関の燃焼室内に燃料を直接噴射する燃料噴射装置に係り、特に、燃料噴射弁からシリンダヘッドに伝搬する燃料噴射弁の駆動音を低減する手段に関する。

近年、低燃費かつ高出力の内燃機関として、燃焼室内に燃料を直接噴射する筒内噴射式内燃機関が実用化されている。この筒内噴射式内燃機関のシリンダヘッド又はシリンダブロックには、燃料噴射装置が取り付けられる。燃料噴射装置は、燃料噴射弁内に内蔵された弁体を電磁石や圧電素子等のアクチュエータにて駆動することにより、ノズル先端部から燃料を霧状に噴射するものであるので、弁体の駆動に伴う騒音が発生する。この騒音は、燃料噴射弁からこれが取り付けられるシリンダヘッド等に伝搬されて増幅され、人に耳に達する。したがって、弁体の駆動に伴う騒音を低減するためには、燃料噴射弁からシリンダヘッドに伝搬する騒音を抑制する必要がある。

従来、この種の騒音抑制手段としては、皿状に形成された減衰エレメントを、燃料噴射弁とシリンダヘッドとの間に配置するものが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１には、皿状に形成された減衰エレメントとして、全体が金属で形成されたもの、全体がプラスチックで形成されたもの、及び２枚の金属薄板の間に弾性的な１つの中間層を配置して固く結合したものが挙げられている。

この特許文献１に記載の減衰エレメントを用いると、弁体の駆動に伴って減衰エレメントが弁体の軸線方向に弾性変形するので、その弾性変形エネルギによって振動エネルギが吸収され、燃料噴射弁からシリンダヘッドに伝搬される固体伝搬音を減衰させることができる。特に、２枚の金属薄板の間に弾性的な１つの中間層を配置して固く結合したものは、弁体の駆動に伴って、弾性的な中間層に周期的な剪断変形が生じ、その内部摩擦によっても振動エネルギが吸収されるので、燃料噴射弁からシリンダヘッドに伝搬される固体伝搬音をより有効に減衰させることができる。

特表２００８−５１６１３３号公報

しかしながら、特許文献１に記載の減衰エレメントは、燃料噴射弁とシリンダヘッドとの間に、１．５ｍｍ程度の間隔しか設けることができないので、燃料噴射弁の設定スペースを小型化できる点で有利であるとしても、燃料噴射弁からシリンダヘッドに伝搬する騒音を十分に低減することが難しいという問題がある。

本発明は、かかる従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、燃料噴射弁からシリンダヘッドなどの筒内噴射式内燃機関の構成部分に伝搬する騒音を十分に低減可能な燃料噴射装置を提供することにある。

本発明は、前記課題を解決するため、燃料噴射弁、及び当該燃料噴射弁とこれが取り付けられる筒内噴射式内燃機関との間に配置される音量減衰部材からなる燃料噴射装置において、前記音量減衰部材は、少なくとも厚さ方向の一部が、金属線の集合物をリング状に成形したものからなるという構成にした。

金属線の集合物をリング状に成形したものは、各金属線間に多数の空孔がランダムに形成されるので、燃料噴射弁で発生した騒音は、筒内噴射式内燃機関に伝搬する際、各金属線で回折されて方向を変え、複数の空孔内に分散する。このため、音量減衰部材における騒音の透過損失が大きく、燃料噴射弁から筒内噴射式内燃機関に伝搬する騒音を効果的に遮音することができる。また、金属線の集合物をリング状に成形したものは、厚さが異なる各種のものを容易に製造でき、厚さが大きいものほど大きな遮音効果が得られるので、必要な厚さの音量減衰部材を適宜適用することにより、燃料噴射弁から筒内噴射式内燃機関に伝搬する騒音を効果的に遮音することができる。

また本発明は、前記構成の燃料噴射装置において、前記音量減衰部材が、金属線の集合物をリング状に成形したもののみからなるという構成にした。

かかる構成によると、音量減衰部材の製造を容易に行うことができるので、音量減衰部材ひいては燃料噴射装置を安価に実施することができる。

また本発明は、前記構成の燃料噴射装置において、前記音量減衰部材が、金属線の集合物をリング状に成形したものと、その片面に一体形成されたリング状のプラスチック成形品とからなるという構成にした。

プラスチックは、燃料噴射弁のボディ部や筒内噴射式内燃機関を構成する金属材料よりも密度が小さいので、かかる構成によっても燃料噴射弁から筒内噴射式内燃機関に伝搬する騒音を効果的に遮音することができる。

また本発明は、前記各構成の燃料噴射装置において、前記金属線の集合物をリング状に成形したものは、厚さ方向に圧縮したとき、前記金属線間に存在する空孔が減少して、厚さが小さくなるという構成にした。

かかる構成によると、音量減衰部材の圧縮量を調整することにより、音量減衰部材の遮音効果を適宜調整することができるので、燃料噴射弁にて発生する騒音のレベル等に応じたきめが細かい遮音調整を行うことができる。

また本発明は、前記各構成の燃料噴射装置において、前記音量減衰部材の厚さ方向の端部に、前記燃料噴射弁のボディ部と当接することにより、当該ボディ部に対する前記音量減衰部材の偏心を自動的に解消するためのテーパ面を形成するという構成にした。

かかる構成によると、燃料噴射弁をシリンダヘッドに取り付ける際、燃料噴射弁のボディ部を音量減衰部材に形成されたテーパ面に当接することにより、ボディ部に対する音量減衰部材の偏心を自動的に解消することができるので、筒内噴射式内燃機関に対する燃料噴射弁及び音量減衰部材の取り付けを容易なものにすることができる。また、ボディ部と音量減衰部材とを常に同心に配置できるので、音量減衰部材の遮音効果を安定化することができる。

本発明によると、燃料噴射弁と筒内噴射式内燃機関との間に配置される音量減衰部材として、少なくとも厚さ方向の一部が、金属線の集合物をリング状に成形したものからなるので、騒音の遮音効果が大きく、燃料噴射弁から筒内噴射式内燃機関に達する騒音を効果的に低減することができる。

実施形態に係る燃料噴射装置の筒内噴射式内燃機関への取り付け状態を示す要部断面図である。 第１実施形態に係る音量減衰部材の断面図である。 第２実施形態に係る音量減衰部材の断面図である。 実施形態に係る燃料噴射装置が取り付けられた筒内噴射式内燃機関の第１例を示す要部断面図である。 実施形態に係る燃料噴射装置が取り付けられた筒内噴射式内燃機関の第２例を示す要部断面図である。

以下、本発明に係る燃料噴射装置の実施形態を、図１乃至図５を用いて説明する。図１に示すように、本例の燃料噴射装置１は、燃料噴射弁１０と、音量減衰部材２０とから構成される。

燃料噴射弁１０は、燃料配管１００の連結部１１と、図示しない弁体及び当該弁体を駆動するためのコイルが内蔵されたボディ部１２と、ボディ部１２の先端側に形成されたノズル部１３と、連結部１１とボディ部１２との間に形成された外部コネクタ接続用のコネクタモールド部１４とからなる。外部コネクタは、コネクタモールド部１４を介して、ボディ部４内に内蔵されたコイルにパルス状の励磁電流（本明細書においては、これを「噴射パルス」という。）を供給するものであり、この外部コネクタをコネクタモールド部１４に接続することにより、コイルへの給電が可能になって、燃料噴射弁の駆動が可能になる。

音量減衰部材２０は、図２及び図３に示すように、少なくとも厚さ方向の一部が、金属線の集合物をリング状に成形したもの（本明細書においては、これを「金属線のリング状成形品」という。）２１をもって構成される。図２は、全体が金属線のリング状成形品からなる音量減衰部材２０を示し、図３は、厚さ方向の片側が金属線のリング状成形品２１をもって形成され、他の片側がリング状のプラスチック成形品２２をもって形成された音量減衰部材２０を示している。金属線のリング状成形品２１は、厚さ方向に圧縮したとき、金属線間に存在する空孔が減少して、厚さが小さくなるように構成することもできる。また、図２及び図３の各音量減衰部材２０には、内周の一端部に、自動調心用のテーパ面２３が形成されている。このテーパ面２３の作用効果については、後に詳細に説明する。音量減衰部材２０の総厚は、燃料噴射弁１０に発生する騒音のレベル等に応じて適宜調整される。

なお、金属線の集合物とは、例えば金網のように、単数又は複数の金属線を一定の規則に従って編み又は織ったもののほか、不規則にからめ合わせたものも含む。この金属線のリング状成形品２１を構成する金属材料としては、鉄、鋼、銅、アルミニウムなどを用いることができる。金属線のリング状成形品２１は、上述した金属線の集合物を上下に折り重ねて立体的な構造物としたのち、プレス成形により所定のリング形状とすることにより形成される。プラスチック成形品２２を構成するプラスチック材料としては、適度の柔軟性を有するものであれば、公知に属する任意のものを用いることができるが、筒内噴射式内燃機関に適用するため、適度の耐熱性を有するものを用いることが望ましい。

全体が金属線のリング状成形品２１からなる音量減衰部材２０は、製造が比較的容易であるので、音量減衰部材２０ひいては燃料噴射装置１を安価に実施することができる。また、プラスチック材料は、燃料噴射弁１０のボディ部１２や筒内噴射式内燃機関を構成する金属材料よりも密度が小さいので、プラスチック成形品２２を厚さ方向の一部に備えた音量減衰部材２０は、高い遮音効果を発揮することができる。

燃料噴射弁１０は、図１に示すように、音量減衰部材２０を介して、筒内噴射式内燃機関１０１に形成された燃料噴射装置設定凹部１０１ａに設定される。即ち、燃料噴射装置設定凹部１０１ａ内に形成された保持段部１０１ｂに音量減衰部材２０を設置した後、燃料噴射弁１０をノズル部１３側から燃料噴射装置設定凹部１０１ａ内に挿入し、ボディ部１２の下端部に形成されたテーパ面１２ａを音量減衰部材２０に形成されたテーパ面２３に当接する。これにより、燃料噴射弁１０の軸心Ｘ−Ｘと音量減衰部材２０の軸心との間に偏心がある場合には、音量減衰部材２０に径方向の力が働いて、燃料噴射弁１０の軸心Ｘ−Ｘに自動調心される。よって、筒内噴射式内燃機関１０１に対する燃料噴射弁１０及び音量減衰部材２０の取り付けを容易化できると共に、燃料噴射弁１０のボディ部１２と音量減衰部材２０とを常に同心に配置できるので、音量減衰部材２０の遮音効果を安定なものにすることができる。

燃料噴射弁１０のノズル部１３と燃料噴射装置設定凹部１０１ａの内面との間には、チップシール１５が備えられ、筒内噴射式内燃機関１０１の燃焼室内で発生する燃焼ガスをシールしている。また、燃料配管１００は、燃料噴射弁１０の連結部１１に着脱可能に連結される。これら燃料配管１００と連結部１１とは、Ｏリング１６及びバックアップリング１６をもってシールされる。

図４及び図５に、実施形態に係る燃料噴射装置１の筒内噴射式内燃機関１０１への取り付け状態を示す。これらの図において、１０２は燃焼室、１０３はピストン、１０４はピストンに形成されるキャビティ、１０５はシリンダ、１０６はシリンダヘッド、１０７は吸気弁装置、１０８は吸気ポート、１０９は排気弁装置、１１０は点火装置、１１１は吸気通路を示している。図４は、実施形態に係る燃料噴射装置１を筒内噴射式内燃機関１０１のシリンダ１０５に取り付けた例であり、図４は、実施形態に係る燃料噴射装置１を筒内噴射式内燃機関１０１のシリンダヘッド１０６に取り付けた例である。いずれの場合にも、実施形態に係る燃料噴射装置１は、図１に示したと同様の方法で、筒内噴射式内燃機関１０１の所定部分に取り付けられる。しかる後に、燃料噴射弁１０の連結部１１には燃料配管１００が連結され、コネクタモールド部１４には電源供給用の外部コネクタが接続される。

この状態において、外部コネクタ及びコネクタモールド部１４を介して、ボディ部１２の内部に収納されたコイルに噴射パルスが供給されると、ボディ部１２の全体にコイルの周りを一巡する磁気回路が構成され、ボディ部１２の内部に収納された弁体に磁気吸引力が作用する。弁体は、この磁気吸引力によって弁座から引き離される。これにより、弁体のリフト量に応じた量の燃料が、燃焼室内に噴射される。噴射パルスがオフの状態になると、ボディ部１２内のコイルに電流が流れなくなり、ボディ部１２で発生する磁気吸引力が消失する。これにより、弁体がボディ部１２内に収納されたスプリングの弾性力によって閉弁状態に戻り、燃料の噴射が終わる。

このように燃料噴射弁１０は、弁体を繰り返し開閉駆動することにより、所要の燃料噴射を行うので、燃料噴射弁１０からは弁体の開閉駆動に伴う騒音が発生する。この騒音は、音量減衰部材２０を介して筒内噴射式内燃機関１０１のシリンダ１０５又はシリンダヘッド１０６に伝達するが、音量減衰部材２０は、燃料噴射弁１０、シリンダ１０５及びシリンダヘッド１０６を構成する金属材料よりも密度が小さいので、これを通過する過程で騒音は低減される。

実施形態に係る燃料噴射装置１は、音量減衰部材２０として、少なくとも一部が金属線のリング状成形品２１からなるものを用いたので、金属板からなる従来の音量減衰部材を用いたものに比べて、高い遮音効果を発揮することができる。即ち、金属線のリング状成形品２１は、これを構成する各金属線間に多数の空孔がランダムに形成されるので、燃料噴射弁１０で発生した騒音は、筒内噴射式内燃機関１０１に伝搬する際、各金属線で回折されて方向を変え、複数の空孔内に分散する。このため、音量減衰部材２０における騒音の透過損失が大きく、燃料噴射弁１０から筒内噴射式内燃機関１０１に伝搬する騒音を効果的に遮音することができる。また、金属線のリング状成形品２１は、厚さが異なる各種のものを容易に製造でき、厚さが大きいものほど大きな遮音効果が得られるので、必要な厚さの音量減衰部材を適宜適用することにより、所望の遮音効果を発揮することができる。さらに、金属線のリング状成形品２１として、厚さ方向に圧縮したとき、金属線間に存在する空孔が減少して、厚さが小さくなるものを用いた場合には、音量減衰部材２０の圧縮量を調整することにより、音量減衰部材２０の遮音効果を適宜調整することができるので、燃料噴射弁１０にて発生する騒音のレベル等に応じたきめが細かい遮音調整を行うことが可能になる。

１ 燃料噴射装置
１０ 燃料噴射弁
１１ 連結部
１２ ボディ部
１２ａ テーパ面
１３ ノズル部
１４ コネクタモールド部
１５ チップシール
１６ Ｏリング
１７ バックアップリング
２０ 音量減衰部材
２１ 金属線のリング状成形品
２２ プラスチック成形品
２３ テーパ面
１００ 燃料配管
１０１ 筒内噴射式内燃機関
１０１ａ 燃料噴射装置設定凹部
１０１ｂ 保持段部
１０２ 燃焼室
１０３ ピストン
１０４ ピストンキャビティ
１０５ シリンダ
１０６ シリンダヘッド
１０７ 吸気弁装置
１０８ 吸気ポート
１０９ 排気弁装置
１１０ 点火プラグ
１１１ 吸気通路

Claims (5)

1. 燃料噴射弁、及び当該燃料噴射弁とこれが取り付けられる筒内噴射式内燃機関との間に配置される音量減衰部材からなる燃料噴射装置において、
   前記音量減衰部材は、少なくとも厚さ方向の一部が、金属線の集合物をリング状に成形したものからなることを特徴とする燃料噴射装置。
2. 請求項１に記載の燃料噴射装置において、前記音量減衰部材が、金属線の集合物をリング状に成形したもののみからなることを特徴とする燃料噴射装置。
3. 請求項１に記載の燃料噴射装置において、前記音量減衰部材が、金属線の集合物をリング状に成形したものと、その片面に一体形成されたリング状のプラスチック成形品とからなることを特徴とする燃料噴射装置。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の燃料噴射装置において、前記金属線の集合物をリング状に成形したものは、厚さ方向に圧縮したとき、前記金属線間に存在する空孔が減少して、厚さが小さくなることを特徴とする燃料噴射装置。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の燃料噴射装置において、前記音量減衰部材の厚さ方向の端部に、前記燃料噴射弁のボディ部と当接することにより、当該ボディ部に対する前記音量減衰部材の偏心を自動的に解消するためのテーパ面を形成したことを特徴とする燃料噴射装置。